Organische Materie könnte Quelle irdischen Wassers sein

Organische Materie im Nebel könnte die Quelle für terrestrisches Wasser sein Copyright: NASA, ESA und das Hubble Heritage Team (STScI / AURA)
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Organische Materie im Nebel könnte die Quelle für terrestrisches Wasser sein Copyright: NASA, ESA und das Hubble Heritage Team (STScI / AURA)

Organische Materie im Nebel könnte die Quelle für terrestrisches Wasser sein
Copyright: NASA, ESA und das Hubble Heritage Team (STScI / AURA)

Hokkaido (Japan) – In Experimenten konnten Wissenschaftler zeigen, dass die interstellare organische Substanz durch Erhitzen eine reichliche Wasserquelle darstellt. Das wiederum deutet darauf hin, dass diese organische Substanz die Quelle für terrestrisches Wasser sein könnte.

Bis heute stellt der Ursprung des Wassers auf unserem Planeten ein großes Rätsel für die Wissenschaft dar. Bislang deuten zahlreiche Studien darauf hin, dass das terrestrische Wasser einst von eisigen Kometen oder Meteoriten zur Erde gebracht wurde, die wasserhaltige Silikate enthielten, die von außerhalb der sogenannte Schneegrenze kamen – jener Grenze im Sonnen- aber auch in anderen Planetensystemen, über die hinaus Eis aufgrund der niedrigen Temperaturen kondensieren kann. Neuere Studien haben jedoch Beobachtungen geliefert, die dieser Theorie von Kometen als Herkunft des Erdenwasser widersprechen. Selbst liefern dieser Theorien auch noch keine plausiblen Erklärungen für die Quelle des terrestrischen Wassers. “Bisher wurde der interstellaren organischen Substanz im Vergleich zu Eis und Silikaten deutlich weniger Aufmerksamkeit geschenkt, obwohl es innerhalb der Schneegrenze eine Fülle davon gibt”, sagt der Planetenwissenschaftler Akira Kouchi von der Hokkaido-Universität.

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Wie er gemeinsam mit Kollegen aktuell im Fachjournal „Scientific Reports“ (DOI: 10.1038/s41598-020-64815-6) berichtet, konnten sie zeigen, dass das Erhitzen der interstellaren organischen Substanz auf hohe Temperaturen reichlich Wasser und Öl ergeben kann. Dies deute darauf hin, dass Wasser innerhalb der Schneegrenze produziert werden könnte, ohne dass Kometen oder Meteoriten von außerhalb der Schneegrenze es liefern müssen.

Das Analogon zur interstellaren organischen Substanz erzeugt bei steigender Erwärmungstemperatur Wassertropfen und Öl. Bei 102 °C war das Analogon der organischen Substanz einheitlich. Bei 350 °C waren Wassertropfen deutlich zu sehen. Bei 400 °C wurde offensichtlich Schwarzöl erzeugt. Copyright: Hideyuki Nakano et al., Wissenschaftliche Berichte, 8. Mai 2020

Das Analogon zur interstellaren organischen Substanz erzeugt bei steigender Erwärmungstemperatur Wassertropfen und Öl. Bei 102 °C war das Analogon der organischen Substanz einheitlich. Bei 350 °C waren Wassertropfen deutlich zu sehen. Bei 400 °C wurde offensichtlich Schwarzöl erzeugt.
Copyright: Hideyuki Nakano et al., Wissenschaftliche Berichte, 8. Mai 2020

In einem ersten Schritt stellten die Forscher hierzu mit chemischen Reagenzien ein Gegenstück der organischen Materie in interstellaren Molekülwolken her. Um dieses Analogon herzustellen, bezogen sie sich auf analytische Daten interstellarer organischer Stoffe, die durch Bestrahlung einer Mischung mit H2O, CO und NH3 mit UV-Strahlung hergestellt wurden und deren natürlichen Synthesevorgang nachahmten. Danach erhitzten sie diese Kopie der organischen Substanz unter Druckbedingungen in einer Diamantambosszelle nach und nach von 24 auf 400 Grad Celsius. Die Probe war bis 100 Grad Celsius gleichmäßig, trennte sich jedoch ab 200 ° C in zwei Phasen auf. Bei ungefähr 350 °C wurde die Bildung von Wassertröpfchen offensichtlich und die Größe der Tröpfchen nahm mit steigender Temperatur zu. Ab 400 °C wurde zusätzlich zu den Wassertropfen Schwarzöl (Masut) erzeugt.

Ähnliche Experimente führten die Forscher dann mit größeren Mengen an organischer Substanz durch, die ebenfalls Wasser und Öl ergab. Ihre Analyse der Absorptionsspektren ergab, dass der Hauptbestandteil des wässrigen Produkts reines Wasser war. Zusätzlich zeigte die chemische Analyse des produzierten Öls ähnliche Eigenschaften wie das typische Rohöl unter der Erde.

“Unsere Ergebnisse zeigen, dass die interstellare organische Substanz innerhalb der Schneegrenze eine potenzielle Wasserquelle auf der Erde darstellt. Darüber hinaus deutet die beobachtete abiotische Ölbildung auf umfangreichere Erdölquellen für die urzeitliche Erde hin als bisher angenommen”, sagt Akira Kouchi abschließend. “Zukünftige Analysen organischer Stoffe in Proben des Asteroiden Ryugu, die der japanische Asteroidenforscher „Hayabusa2“ später in diesem Jahr zurückbringen wird, sollten unser Verständnis der Herkunft des terrestrischen Wassers verbessern.”




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Quelle: Hokkaido University

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